TW201908266A - 附有密封材料層封裝基體之製造方法及氣密封裝之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種附有密封材料層封裝基體之製造方法及氣密封裝之製造方法，其中，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係其特徵為具備：準備具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體的工程，和揉合密封材料與媒介物，製作樹脂量成為不足0.6質量%之密封材料糊劑的工程，和於封裝基體之框體部的頂部上，塗佈，乾燥密封材料糊劑，製作乾燥膜的工程，和經由照射雷射光於乾燥膜之時，使乾燥膜燒結而得到密封材料層的工程者。

Description

附有密封材料層封裝基體之製造方法及氣密封裝之製造方法
本發明係有關附有密封材料層封裝基體之製造方法及氣密封裝之製造方法
氣密封裝係一般而言，具備：具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體，和具有光透過性的玻璃蓋，和收容於由此等所圍繞之內部空間的內部元件。
安裝於氣密封裝之內部的MEMS(微小電性機械系統)元件等之內部元件係有經由自周圍環境浸入的水分而產生劣化之虞。至以往，為了將封裝基體與玻璃蓋作為一體化，而使用具有低溫硬化性的有機樹脂系接著劑。但有機樹脂系接著劑係無法完全遮蔽水分或氣體之故，而有經時性地使內部元件劣化之虞。
另一方面，當將包含玻璃粉末的複合粉末使用於密封材料時，封閉部分則不易由周圍環境的水分而產生劣化，而成為容易確保氣密封裝的氣密信賴性。
但，玻璃粉末係軟化溫度則較有機樹脂系接著劑為高之故，而有在接著時使內部元件熱劣化之虞。從如此之情事，近年，雷射密封則被注目。
在雷射密封中，一般而言，照射具有近紅外線的波長之雷射光於密封材料層之後，密封材料層則產生軟化變形，玻璃蓋與封裝基體則被氣密一體化。並且，在雷射密封中，可僅將欲密封的部分局部性地進行加熱者，而未使內部元件熱劣化，可氣密一體化封裝基體與玻璃蓋。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-224006 　　[專利文獻2]日本特開2014-177356
[發明欲解決之課題]
雷射密封封裝基體與玻璃蓋之情況，通常，形成密封材料層於玻璃蓋側，但對於封裝基體側係未形成有密封材料層。
但，未形成密封材料層於封裝基體側，而形成密封材料層於玻璃蓋側時，在雷射密封時，在封裝基體與密封材料層之界面，不易形成反應層，而成為不易在封裝基體與密封材料層之界面確保封閉強度。
另外，經由電性爐燒成，而預先形成密封材料層於封裝基體的框體部之頂部時，收容於封裝基體之框體部內的內部元件則產生熱劣化。
本發明係有鑑於上述情事所作為之構成，其技術性的課題係提供：防止內部元件的熱劣化之同時，在封裝基體與密封材料層之界面，可有效地確保封閉強度的方法者。 [為了解決課題之手段]
本發明者係反覆種種之實驗的結果，發現根據使用樹脂比率低之密封材料糊劑時之同時，經由雷射光之照射而使乾燥膜燒結之時，可解決上述課題者。即，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係其特徵為具備：準備具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體的工程，和揉合密封材料與媒介物，製作樹脂量成為不足0.6質量%之密封材料糊劑的工程，和於封裝基體之框體部的頂部上，塗佈，乾燥密封材料糊劑，製作乾燥膜的工程，和經由照射雷射光於乾燥膜之時，使乾燥膜燒結而得到密封材料層的工程者。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係其特徵為在製作樹脂量成為不足0.6質量%之密封材料糊劑之後，塗佈，乾燥此密封材料糊劑而製作乾燥膜者。如根據如此，經由雷射光的照射而使乾燥膜燒結之情況，經由樹脂之分解熱的能量損失變少之故，成為可使用低輸出之雷射光者。作為結果，可抑制內部元件的熱劣化。更且，經由雷射光的照射而使乾燥膜燒結之情況，樹脂則成為不易殘存於密封材料層中。作為結果，在雷射密封時，在密封材料層中成為不易產生有樹脂之再分解，而可防止密封材料層之流動不良或發泡者。
另外，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係經由照射雷射光於乾燥膜之時，而使乾燥膜燒結，可得到平均厚度成為1.0~10.0μm之密封材料層。
另外，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係密封材料層之波長808nm之單色光的吸收率則每厚度1μm為5~50%者為佳。
另外，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係在形成乾燥膜於封裝基體的框體部之頂部上之前，具備收容內部元件於封裝基體的框體部內之工程者為佳。
另外，本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係封裝基體則為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁之任一者，或者此等之複合材料者為佳。
另外，本發明之氣密封裝之製造方法係具備：經由上述之附有密封材料層封裝基體之製造方法，而製作附有密封材料層封裝基體的工程，和準備玻璃蓋之工程，和藉由密封材料層而層積配置封裝基體與玻璃蓋之工程，和自玻璃蓋側照射雷射光，經由使密封材料層軟化變形之時，氣密一體化玻璃蓋與封裝基體而得到氣密封裝之工程者為佳。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係具備：準備具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體的工程。具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體係可收容內部元件於框體部內。封裝基體的框體部係於封裝基體的外周，形成為框緣狀者為佳。如作為如此，可擴大作為裝置而發揮機能之有效面積者。另外，成為容易收容內部元件於氣密封裝內的空間，且亦成為容易進行配線接合等。
框體部之頂部的寬度係理想為100~3000 μm、200~1500μm、特別是300~900μm。框體部之頂部的寬度過窄時，成為不易於框體部的頂部上形成密封材料層。另一方面，當框體部之頂部的寬度過寬時，作為裝置而發揮機能之有效面積則變小。
封裝基體的框體部高度，也就是自封裝基體減去基部厚度之高度係理想為100~3000μm、特別是200~2500μm。如作為如此，適當地收容內部元件之同時，成為容易謀求氣密封裝之薄型化。
封裝基體的基部厚度係0.1~4.5mm、特別是0.2~3.5mm為佳。經由此，可謀求氣密封裝的薄型化者。
封裝基體係玻璃，玻璃陶瓷，氮化鋁，氧化鋁之任一，或者此等之複合材料(例如，一體化氮化鋁與玻璃陶瓷者)者為佳。玻璃陶瓷係容易形成密封材料層與反應層之故，可在封裝基體與密封材料層之界面確保堅固的封閉強度者。更可容易形成熱通孔之故，可適當地防止氣密封裝過度溫度上升之事態。氮化鋁與氧化鋁係散熱性良好之故，可適當地防止氣密封裝過度溫度上升之事態。
玻璃陶瓷，氮化鋁，氧化鋁係分散有黑色顏料(在分散有黑色顏料之狀態而加以燒結而成)者為佳。如作為如此，封裝基體則可吸收透過密封材料層之雷射光者。其結果，在雷射密封時，加熱與封裝基體的密封材料層接觸之處之故，可在密封材料層與封裝基體的界面促進反應層之形成者。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係具有揉合密封材料與媒介物，製作樹脂量成為不足0.6質量%之密封材料糊劑的工程。密封材料係一般而言，含有玻璃粉末與耐火性填充粉末之複合材料粉末，而因應必要有添加著色顏料等之雷射吸收材之情況。並且，密封材料係在雷射密封時產生軟化變形，氣密一體化封裝基體與玻璃蓋之材料。媒介物係一般而言係指樹脂與溶媒之混合物，也就是樹脂溶解之黏性溶液，分散密封材料，為了均一地塗佈密封材料糊劑於封裝基體的框體部之頂部之材料。另外，於媒介物中，因應必要，亦有添加界面活性劑，增黏劑等之情況。
作為密封材料，可使用種種的材料。其中，從提高雷射密封強度的觀點，使用鉍系玻璃粉末與耐火性填充粉末的複合粉末者為佳。作為複合粉末，使用含有55~100體積%之鉍系玻璃粉末與0~45體積%之耐火性填充粉末的複合粉末為佳，而使用含有60~95體積%之鉍系玻璃粉末與5~40體積%之耐火性填充粉末的複合粉末為更佳，使用含有60~85體積%之鉍系玻璃粉末與15~40體積%之耐火性填充粉末的複合粉末為特別理想。如添加耐火性填充粉末，密封材料層之熱膨脹係數則成為容易整合於玻璃蓋與封裝基體的熱膨脹係數。其結果，成為容易防止在雷射密封後不當的應力殘留於封閉部分之事態。另一方面，耐火性填充粉末之含有量過多時，鉍系玻璃粉末之含有量則相對性變少之故，密封材料層的表面平滑性降低，而雷射密封精確度則成為容易降低。
密封材料的軟化點係理想為510℃以下、480℃以下、特別是450℃以下。密封材料的軟化點過高時，成為不亦提高密封材料層的表面平滑性。密封材料的軟化點之下限係未特別加以限定，但當考慮玻璃粉末之熱安定性時，密封材料的軟化點係350℃以上為佳。在此，「軟化點」係相當於以巨集型DTA裝置測定時之第四變曲點。
鉍系玻璃係作為玻璃組成，以莫耳%，含有Bi2 O3 28~60%、B2 O3 15~37%、ZnO 0~30%、CuO+MnO (CuO與MnO之合成量) 1~40%者為佳。將各成分的含有範圍，如上述限定之理由，於以下加以說明。然而，在玻璃組成範圍的說明中，%顯示係指莫耳%。
Bi2 O3 係為了使軟化點降低之主要成分。Bi2 O3 之含有量係理想為28~60%、33~55%、特別是35~45%。Bi2 O3 之含有量過少時，軟化點變為過高，而軟化流動性則成為容易降低。另一方面，Bi2 O3 之含有量過多時，在雷射密封時，玻璃容易成為失透，而因此失透引起，軟化流動性則成為容易降低。
B2 O3 係作為玻璃形成成分而為必須的成分。B2 O3 之含有量係理想為15~37%、19~33%、特別是22~30 %。B2 O3 之含有量過少時，不易形成玻璃網路之故，在雷射密封時，玻璃則成為容易失透。另一方面，B2 O3 之含有量過多時，玻璃之黏性則變高，而軟化流動性則成為容易降低。
ZnO係提高耐失透性的成分。ZnO之含有量係理想為0~30%、3~25%、5~22%、特別是5~20%。ZnO之含有量過多時，玻璃組成之成分平衡則崩潰，反而耐失透性則成為容易降低。
CuO與MnO係大幅度地提高雷射吸收能之成分。CuO與MnO之合成量係理想為1~40%、3~35%、10~30%、特別是15~30%。CuO與MnO之合成量過少時，雷射吸收能則成為容易降低。另一方面，CuO與MnO之合成量過多時，軟化點則成為過高，即使照射雷射光，玻璃則成為不易軟化流動。另外，玻璃則成為熱不安定，而在雷射密封時，玻璃則成為容易失透。然而，CuO之含有量係理想為1~30%、特別是10~25%。MnO含有量係理想為0~25%、1~25%、特別是3~15%。
除上述成分以外，例如，添加以下的成分亦可。
SiO2 係提高耐水性的成分。SiO2 之含有量係理想為0~5%、0~3%、0~2%、特別是0~1%。SiO2 之含有量過多時，軟化點則有不當上升之虞。另外，在雷射密封時，玻璃則成為容易失透。
Al2 O3 係提高耐水性的成分。Al2 O3 之含有量係0~10%、0.1~5%、特別是0.5~3%為佳。Al2 O3 之含有量過多時，軟化點則有不當上升之虞。
Li2 O、Na2 O及K2 O係使耐失透性降低之成分。因而，Li2 O、Na2 O及K2 O之含有量係各不足0~5%、0~3%、特別是0~1%為佳。
MgO、CaO、SrO及BaO係提高耐失透性的成分，但使軟化點上升之成分。因而，MgO、CaO、SrO及BaO之含有量係各為0~20%、0~10%、特別是0~5%為佳。
Fe2 O3 係提高耐失透性與雷射吸收能之成分。Fe2 O3 之含有量係理想為0~10%、0.1~5%、特別是0.4~2%。Fe2 O3 之含有量過多時，玻璃組成之成分平衡則崩潰，反而耐失透性則成為容易降低。
Sb2 O3 係提高耐失透性的成分。Sb2 O3 之含有量係理想為0~5%、特別是0~2%。Sb2 O3 之含有量過多時，玻璃組成之成分平衡則崩潰，反而耐失透性則成為容易降低。
玻璃粉末之平均粒徑D50 係理想為不足15μm，0.5~10μm、特別是1~5μm。玻璃粉末之平均粒徑D50 越小時，玻璃粉末的軟化點則降低。在此「平均粒徑D50 」係指經由雷射繞射法，以體積基準測定的值。
作為耐火性填充粉末，選自菫青石，鋯石，氧化錫，氧化鈮，磷酸鋯系陶瓷，矽酸鋅，β-鋰霞石，β-石英固溶體之一種或二種以上為佳，特別是β-鋰霞石或菫青石為佳。此等耐火性填充粉末係加上於熱膨脹係數為低之情況，機械性強度為高，並且與鉍系玻璃之適合性為良好。
耐火性填充粉末之平均粒徑D50 係理想為不足2μm，特別是0.1μm以上、不足1.5μm。耐火性填充粉末之平均粒徑D50 過大時，密封材料層的表面平滑性則容易降低之同時，密封材料層的平均厚度則成為容易變大，作為結果，雷射密封精確度則成為容易降低。
耐火性填充粉末之99%粒徑D99 係理想為不足5μm，4μm以下、特別是0.3μm以上、且3μm以下。耐火性填充粉末之99%粒徑D99 過大時，密封材料層的表面平滑性則容易降低之同時，密封材料層的平均厚度則成為容易變大，作為結果，雷射密封精確度則成為容易降低。在此「99%粒徑D99 」係指經由雷射繞射法，以體積基準測定的值。
密封材料係為了提高光吸收特性，更含有雷射吸收材亦可，但雷射吸收材係具有助長鉍系玻璃的失透之作用。因而密封材料層中的雷射吸收材之含有量係理想為10體積%以下、5體積%以下、1體積%以下、0.5體積%以下、特別是實質上未含有者為佳。鉍系玻璃的耐失透性為良好之情況係為了提高雷射吸收能，導入1體積%以上、特別是3體積%以上雷射吸收材亦可。然而，作為雷射吸收材，可使用Cu系氧化物、Fe系氧化物、Cr系氧化物、Mn系氧化物及此等之尖晶石型複合氧化物等。
密封材料之熱膨脹係數係理想為 55×10-7 ~110×10-7 /℃、60×10-7 ~105×10-7 /℃、特別是65×10-7 ~100×10-7 /℃。如作為如此，密封材料之熱膨脹係數則整合為玻璃蓋或封裝基體之熱膨脹係數，而殘留於封閉部分的應力則變小。然而，「熱膨脹係數」係在30~300℃之溫度範圍中，以TMA(押棒式熱膨脹係數測定)裝置所測定的值。
密封材料糊劑係通常，經由三支滾輪等，揉合密封材料與媒介物而加以製作。媒介物係如上述，通常包含樹脂與溶劑。樹脂係以調整糊劑的黏性目的而加以添加。但高分子之樹脂，例如，具有超過250之分子量的樹脂係在雷射光的照射時，產生有大的分解熱之故，乾燥膜的燒結則變為困難。
密封材料糊劑中之樹脂量係不足0.6質量%，而理想為0.5質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.2質量%以下、特別是不足0.1質量%。當密封材料糊劑中之樹脂量過多時，經由雷射光的照射而使乾燥膜燒結之情況，經由樹脂之分解熱的能量損失變多之故，成為無法使用低輸出之雷射光者。作為結果，內部元件則成為容易產生熱劣化。更且，經由雷射光的照射而使乾燥膜燒結之情況，樹脂則成為容易殘存於密封材料層中。作為結果，在雷射密封時，在密封材料層中產生有樹脂的再分解，而成為容易於密封材料層產生有流動不佳或發泡。
在本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法中，最為理想則使用實質上未含有樹脂之媒介物(樹脂量為不足0.1質量%之媒介物)者，但少量添加樹脂於媒介物之情況，作為樹脂，可使用丙烯酸酯(丙烯酸樹脂)，乙基纖維素，聚乙二醇衍生物，硝化纖維素，聚甲基苯乙烯，聚乙烯碳酸酯，聚丙烯碳酸酯，異丁烯酸酯等。作為使用於媒介物的溶劑，可使用N、N’-二甲基甲醯胺(DMF)、α-松油醇，高級醇，γ-丁內酯(γ-BL)、四氫化萘，萜烯，二甘醇丁醚醋酸酯，乙酸乙酯，乙酸異戊酯，二乙二醇單***，乙二醇***醋酸酯，苯甲醇，甲苯，3-甲氧基-3-甲基丁醇，三乙二醇單甲醚，三乙二醇二甲醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇丁醚，三丙二醇單甲醚，三丙二醇單丁醚，碳酸丙烯酯，二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係在形成乾燥膜於封裝基體的框體部之頂部上之前，具備收容內部元件於封裝基體的框體部內之工程者為佳。如作為如此，可提高氣密封裝之製造效率者。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係具備：於封裝基體的框體部之頂部上，塗佈，乾燥密封材料糊劑，製作乾燥膜之工程。密封材料糊劑的塗佈係使用分配器或網版印刷機等之塗佈機者為佳。如作為如此，可提高塗佈膜或乾燥膜之尺寸精確度者。
塗佈膜之乾燥係較密封材料糊劑中之溶媒所揮發之下限溫度為高，而較內部元件的耐熱溫度為低之溫度為佳。
本發明之附有密封材料層封裝基體之製造方法係具備：照射雷射光於乾燥膜，使乾燥膜燒結而得到密封材料層之工程。作為照射於乾燥膜之雷射，可使用種種的雷射。特別是近紅外半導體雷射係在處理容易的點而為理想。
雷射的光束徑係為了均一化燒結狀態，而較乾燥膜之寬度為大者為佳。
在照射雷射光時之外部環境係無特別加以限定，亦可在大氣環境，而在氮環境等之非活性環境亦可。
在照射雷射光時，以100℃以上，且內部元件之耐熱溫度以下的溫度，預備加熱封裝基體者為佳。經由此，乾燥膜之內部與外表面的溫度差變小之故，密封材料層之表面狀態則容易成為均一，且圓滑。
對於乾燥膜之雷射的掃描係亦可以一定的速度進行，而在任意的範圍變更速度亦可。
密封材料層係與框體部的接觸位置則呈自框體部的頂部之內側端緣離間地加以形成之同時，呈自框體部的頂部之外側端緣離間地形成者為佳，而形成於自框體部的頂部之內側端緣50μm以上、60μm以上、70~2000μm、特別是80~1000μm離間的位置者為更佳。當框體部的頂部之內側端緣與密封材料層之離間距離過短時，在雷射密封時，在局部加熱產生的熱則不易發散之故，在冷卻過程，玻璃蓋則成為容易破損。另一方面，當框體部的頂部之內側端緣與封裝材料層之離間距離過長時，氣密封裝的小型化則變為困難。另外，形成於自框體部的頂部之外側端緣50μm以上、60μm以上、70~2000 μm、特別是80~1000μm離間的位置者為佳。當框體部的頂部之外側端緣與密封材料層之離間距離過短時，在雷射密封時，在局部加熱產生的熱則不易發散之故，在冷卻過程，玻璃蓋則成為容易破損。另一方面，當框體部的頂部之外側端緣與密封材料層之離間距離過長時，氣密封裝的小型化則變為困難。
密封材料層之表面的表面粗度Ra係理想為不足0.5μm、0.2μm以下、特別是0.01~0.15μm。另外，密封材料層之表面粗度RMS係理想為不足1.0μm、0.5μm以下、特別是0.05~0.3μm。如作為如此，雷射密封精確度則提升。在此，「表面粗度Ra」與「表面粗度RMS」係例如，可經由觸針式或非接觸式之雷射膜厚計或表面粗度計而測定。然而，如以上作為規定密封材料層之表面粗度Ra、RMS的方法係可舉出：研磨處理密封材料層的表面之方法，縮小耐火性填充粉末的粒度之方法。
密封材料層之平均厚度係理想為10.0μm以下，特別是1.0μm以上、且不足6.0μm。密封材料層之平均厚度越小，密封材料層與玻璃蓋的熱膨脹係數為非整合時，可降低在雷射密封後殘留於封閉部分的應力。另外，亦可提高雷射密封精確度。然而，作為如上述規定密封材料層之平均厚度的方法，係可舉出薄薄地塗佈密封材料糊劑之方法，研磨處理密封材料層之表面的方法。
密封材料層之波長808nm的單色光之吸收率(厚度方向)係理想為20~90%、特別是30~60%。另外，密封材料層之波長808nm的單色光之吸收率係每厚度1μm為5~50%、特別是7~30%者為佳。當波長808nm的單色光之吸收率過低時，密封材料層則成為不易軟化變形，而有必要過度地提高雷射輸出。作為結果，內部元件產生有熱劣化之虞。另外，當波長808nm的單色光之吸收率過高時，未能傳達充分的熱於封裝基體與密封材料層之界面之故，兩者間的反應則未進行，而有密封材料層之燒結成為不充分之虞。在此，「在波長808nm的單色光之光吸收率」係指：以分光光度計而測定反射率與透過率，再將此合計值，自100%減去的值。
本發明之氣密封裝之製造方法係具備：經由上述之附有密封材料層封裝基體之製造方法，而製作附有密封材料層封裝基體的工程，和準備玻璃蓋之工程，和藉由密封材料層而層積配置封裝基體與玻璃蓋之工程，和自玻璃蓋側照射雷射光，經由使密封材料層軟化變形之時，氣密一體化玻璃蓋與封裝基體而得到氣密封裝之工程者為佳。
作為玻璃蓋，可使用種種的玻璃。例如，可使用無鹼玻璃，硼矽酸玻璃，鈉鈣玻璃。
玻璃蓋之板厚係0.01~2.0mm、0.1~1mm、特別是0.2~0.7mm者為佳。經由此，可謀求氣密封裝的薄型化者。
於玻璃蓋之內部元件側的表面形成機能膜亦可，而亦可於玻璃蓋之外側的表面形成機能膜。特別是作為機能膜，反射防止膜為佳。經由此，可降低在玻璃蓋表面所反射的光者。
本發明之氣密封裝之製造方法係具有藉由密封材料層而層積配置封裝基體與玻璃蓋之工程。此情況，將玻璃蓋配置於封裝基體的下方亦可，但從雷射密封效率的觀點，將玻璃蓋配置於封裝基體的上方者為佳。
於玻璃蓋的表面上，形成密封材料層者為佳，此情況，形成於封裝基體的密封材料層與形成於玻璃蓋之密封材料層的中心線彼此則呈重疊地，層積配置封裝基體與玻璃蓋者為佳。另外，形成於玻璃蓋之密封材料層之封閉圖案係與形成於封裝基體的框體部之頂部的密封材料層的封閉圖案略同一者為佳。如作為如此，可同時提高雷射密封精確度與雷射密封強度者。
本發明之氣密封裝之製造方法係具備：自玻璃蓋側照射雷射光，經由使密封材料層軟化變形之時，氣密一體化玻璃蓋與封裝基體而得到氣密封裝之工程。
進行雷射密封的環境係無特別加以限定，亦可在大氣環境，而在氮環境等之非活性環境亦可。
在進行雷射密封時，在(100℃以上，且內部元件的耐熱溫度以下)之溫度，預備加熱玻璃蓋時，可抑制經由熱衝擊之玻璃蓋的破裂者。另外，在雷射密封之後，自玻璃蓋側照射退火雷射時，可抑制經由熱衝擊之玻璃蓋的破裂者。
在進行雷射密封時，在(100℃以上，且內部元件的耐熱溫度以下)之溫度，預備加熱封裝基體時，可在雷射密封時阻礙對於封裝基體側的熱傳導之故，而可效率佳地進行雷射密封者。
在按壓玻璃蓋之狀態而進行雷射密封者為佳。經由此，可在雷射密封時促進密封材料層之軟化變形者。
以下，參照圖面同時加以說明本發明。圖1係為了說明本發明之一實施形態的剖面概念圖。氣密封裝1係具備封裝基體10與玻璃蓋11。封裝基體10係具有基部12，更且於基部12之外周端緣上具有框體部13。另外，對於封裝基體10之框體部13內係收容內部元件14。並且，對於此框體部13之頂部15係形成有密封材料層16，而其頂部15之表面係預先加以研磨處理，而其表面粗度Ra則成為0.15μm以下。並且，密封材料層16之寬度係若干成為較框體部13之寬部為小。更且，密封材料層16係在塗佈，乾燥密封材料糊劑，製作乾燥膜之後，於其乾燥膜，照射雷射光而使其燒結之構成。其密封材料糊劑係樹脂量則不足0.6質量%，而經由以三支滾輪等而揉合密封材料與媒介物而加以製作。其密封材料係含有在玻璃組成中包含過渡金屬氧化物之鉍系玻璃與耐火性填充粉末。然而，對於封裝基體10內係形成有電性連接內部元件14與外部之電性配線(未加以圖示)。
對於玻璃蓋11之表面係形成有框緣狀之密封材料層17。密封材料層17係使密封材料燒結之構成，與密封材料層16略同樣之材料構成，而其密封材料係含有在玻璃組成中包含過渡金屬氧化物之鉍系玻璃與耐火性填充粉末。並且，密封材料層17之寬度係與密封材料層16之寬度略同樣。更且，密封材料層17之厚度係若干成為較密封材料層16之厚度為小。
另外玻璃蓋11則成為上方，且密封材料層16與密封材料層17之寬度方向的中心線彼此則呈接觸地，層積配置封裝基體10與玻璃蓋11。之後，自雷射照射裝置18出射的雷射光L則自玻璃蓋11側，沿著密封材料層16與密封材料層17而加以照射。經由此，密封材料層16與密封材料層17則軟化流動之後，氣密一體化封裝基體10與玻璃蓋11，加以形成氣密封裝1的氣密構造。 [實施例]
以下，依據實施例而加以說明本發明。然而，以下的實施例係單純的例示。本發明係對於以下之實施例未有任何限定。
表1係顯示本發明之實施例(試料No.1~4)，比較例(試料No.5~8)。
首先，呈成為所期望的玻璃組成地，準備調合各種氧化物，碳酸鹽等之原料的玻璃批，再將此放入白金坩堝，以1200℃進行2小時熔融。接著，將各所得到之熔融玻璃，經由水冷滾輪而成形為薄片狀。最後，以球磨機粉碎薄片狀的鉍系玻璃，進行空氣分級而得到鉍系玻璃粉末。然而，有關試料No.1、2、5、6之玻璃粉末係作為玻璃組成，以莫耳%，含有Bi2 O3 39%、B2 O3 23.7%、ZnO 14.1%、Al2 O3 2.7%、CuO 20%、Fe2 O3 0.6%，另外，對於有關試料No.2、3、7、8之玻璃粉末係作為玻璃組成，以莫耳%，含有Bi2 O3 45%、B2 O3 27.7%、ZnO 19.1%、Al2 O3 3.7%、CuO 4.0%、Fe2 O3 0.6%。
接著，將所得到之鉍系玻璃粉末，以70.0體積%、將耐火性填充粉末，以30.0體体積%的比例進行混合，製作密封材料(複合粉末)。在此，將鉍系玻璃粉末的平均粒徑D50 作為1.0μm、將99%粒徑D99 作為2.5μm，將耐火性填充粉末的平均粒徑D50 作為1.0μm、將99%粒徑D99 作為2.5μm。然而，耐火性填充粉末係β-鋰霞石。
對於所得到之密封材料，測定熱膨脹係數時，其熱膨脹係數係71×10-7 /℃。然而，熱膨脹係數係以押棒式TMA裝置而測定者，其測定溫度範圍係30~300℃。
接著，如以下作為，沿著氧化鋁製之封裝基體(30mm×30mm、框體部高度3mm、框體部寬度2mm)之框體部的頂部之中心線，具有表中的厚度，且形成寬度0.5mm之密封材料層。
當詳述時，首先黏度則呈成為約100Pa･s(25℃、Shear rate：4)地，揉合上述的密封材料與媒介物之後，更加地以三支滾輪而粉末則揉合至均一地分散，作為糊劑化，得到密封材料糊劑。
在試料No.1、3中，作為媒介物而使用萜烯系溶液。在試料No.2、4中，作為媒介物而使用使乙基纖維素樹脂溶解於萜烯系溶液之構成。在試料No.5~8中，作為媒介物而使用使乙基纖維素樹脂溶解於三丙二醇單甲醚之構成。然而，試料No.5與試料No.6及試料No.7與試料No.8係各鉍系玻璃與媒介物的調配比則不同。
接著，封裝基體的框體部之頂部的中心線與密封材料層之寬度方向之中心線則呈一致地，經由網版印刷機而印刷上述密封材料糊劑之後，經由在大氣環境下，以100℃進行10分鐘乾燥之時，形成乾燥膜於封裝基體的框體部之頂部上。
更且，乾燥膜則呈成為上方地，以治具固定封裝基體，以照射速度8mm/秒而照射波長808nm之半導體雷射，經由使乾燥膜軟化變形而使其燒結之時，形成密封材料層於封裝基體的框體部之頂部上。以顯微鏡觀察密封材料層之表面狀態時，將表面平滑性高之構成作為「○」、表面平滑性低之構成作為「△」、未作為燒結本身之構成作為「×」而評估。
另外，於厚度0.3mm、29.8mm×29.8mm之硼矽酸玻璃(NEG製BDA)之一方的表面，以與形成於封裝基體的密封材料層同一圖案而塗佈密封材料糊劑，在大氣環境中，以100℃進行10分鐘乾燥之後，經由電性爐，以520℃進行10分鐘燒成，製作附有密封材料層玻璃蓋。
最後，形成於封裝基體的密封材料層與形成於玻璃蓋之密封材料層則呈接觸地，層積配置封裝基體與玻璃蓋。之後，使用按壓治具而按壓玻璃蓋之同時，自該玻璃蓋側朝向密封材料層，以照射速度15mm/秒而照射波長808nm之半導體雷射，經由使密封材料層軟化變形之時，氣密一體化封裝基體與玻璃蓋，而得到氣密封裝。然而，自雷射密封後之密封材料層之上方而視之平均寬度係呈成為在雷射密封前，自密封材料層之上方而視之平均寬度的110%地，調整雷射照射徑與雷射輸出。
對於所得到之氣密封裝，評估氣密信賴性。當詳述時，對於所得到之氣密封裝而言，進行高溫高濕高壓試驗(溫度85℃，相對濕度85%、1000小時)之後，觀察密封材料層的附近時，將對於玻璃蓋完全未確認到斷裂，破損等之構成作為「○」、而對於玻璃蓋確認到斷裂，破損等之構成作為「×」而評估氣密信賴性。然而，對於試料No.6~8係密封材料層之燒結為不充分之故，省略本評估。
從表1了解到，試料No.1~4係密封材料糊劑中之樹脂量為適當之故，密封材料層之燒結狀態則為良好。其結果，經由雷射密封之氣密信賴性亦為良好。另一方面，試料No.5~8係密封材料糊劑中的樹脂量為多之故，密封材料層之燒結狀態則為不佳，而亦確認到有多數的泡之殘存。 [產業上之利用可能性]
在本發明之製造方法所製作之氣密封裝係對於安裝有MEMS(微小電性機械系統)元件等之內部元件的氣密封裝為最佳，但除此之外，對於壓電振動元件，或收容使量子點分散於樹脂中之波長變換元件等之氣密封裝等亦可適當地適用。
1‧‧‧氣密封裝
10‧‧‧封裝基體
11‧‧‧玻璃蓋
12‧‧‧基部
13‧‧‧框體部
14‧‧‧內部元件
15‧‧‧框體部的頂部
16、17‧‧‧密封材料層
18‧‧‧雷射照射裝置
L‧‧‧雷射光
圖1係為了說明本發明之一實施形態的概略剖面圖。

Claims (6)

  1. 一種附有密封材料層封裝基體之製造方法，其特徵為具備：準備具有基部與設置於基部上之框體部的封裝基體的工程， 　　揉合密封材料與媒介物，製作樹脂量成為不足0.6質量%之密封材料糊劑的工程， 　　於封裝基體之框體部的頂部上，塗佈，乾燥密封材料糊劑，製作乾燥膜的工程，以及 　　經由照射雷射光於乾燥膜，使乾燥膜燒結而得到密封材料層的工程者。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之附有密封材料層封裝基體之製造方法，其中，經由照射雷射光於乾燥膜，使乾燥膜燒結，而得到平均厚度成為1.0~10.0μm之密封材料層者。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之附有密封材料層封裝基體之製造方法，其中，密封材料層之波長808nm的單色光之吸收率則每厚度1μm為5~50%。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之附有密封材料層封裝基體之製造方法，其中，在形成乾燥膜於封裝基體的框體部之頂部上之前，具備收容內部元件於封裝基體的框體部內之工程者。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之附有密封材料層封裝基體之製造方法，其中，封裝基體則為玻璃陶瓷、氮化鋁、氧化鋁之任一者，或者此等之複合材料者。
  6. 一種氣密封裝之製造方法，其特徵為具備：經由如申請專利範圍第1項至第5項任一項記載之附有密封材料層封裝基體的製造方法，而製作附有密封材料層封裝基體的工程， 　　準備玻璃蓋之工程， 　　藉由密封材料層而層積配置封裝基體與玻璃蓋之工程，以及 　　自玻璃蓋側照射雷射光，經由使密封材料層軟化變形，氣密一體化玻璃蓋與封裝基體而得到氣密封裝之工程者。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4556624B2 (ja) * 2004-11-12 2010-10-06 日本電気硝子株式会社 封着用粉末および封着用ペースト
JP5370011B2 (ja) 2009-08-31 2013-12-18 旭硝子株式会社 封着材料層付きガラス部材の製造方法と電子デバイスの製造方法
JP2012041196A (ja) * 2010-08-12 2012-03-01 Asahi Glass Co Ltd 封着材料層付きガラス部材とそれを用いた電子デバイスおよびその製造方法
JPWO2012117978A1 (ja) * 2011-02-28 2014-07-07 旭硝子株式会社 気密部材とその製造方法
JP5733279B2 (ja) 2012-07-30 2015-06-10 日立化成株式会社 電子部品及びその製法、並びにそれに用いる封止材料ペースト
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JP6237989B2 (ja) 2013-07-24 2017-11-29 日本電気硝子株式会社 電気素子パッケージの製造方法及び電気素子パッケージ
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TWI686968B (zh) 2015-02-26 2020-03-01 日商日本電氣硝子股份有限公司 氣密封裝及其製造方法
JP6493798B2 (ja) 2015-05-28 2019-04-03 日本電気硝子株式会社 気密パッケージの製造方法

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